水電廠電氣自動化的監控系統組態模式及功能分析

梁海鋒

摘 要：伴隨我國互聯網技術的不斷發展及成熟，我國各水電廠及電力企業都逐步采用互聯網及電氣自動化技術進行電氣控制，且正朝著分布式控制系統的方向不斷發展。水電廠中的電氣控制系統能夠對其進行監視及控制，采用分布式的計算機控制系統，是一種經濟有效的方式，且具有較高的可靠性。文章根據電氣自動化的控制方式分析了水電廠中進行電氣控制其監控系統的組態模式以及所具備的功能。

關鍵詞：水電廠；電氣控制；電氣自動化；監控系統

引言

“互聯網+”時代的到來，給各個行業都帶來了不同程度的影響。對生產制造業同樣也造成了較大程度的影響。對于水電廠來說，其控制過程就可以很好的結合互聯網技術及電氣自動化技術[1]。為了較大程度的提高效率，實現自動控制，采用電氣控制系統來進行自動化的監控，下文就監控系統所采取的組態模式以及其所具備的功能進行詳細的分析。

1 監控系統組態模式

1.1 組態模式

由于變電站的綜合自動系統中已經廣泛采用了以太網等網絡技術，其運行經驗相當豐富。另外，智能電器設備也在飛速的發展過程中，這些前提條件都為水電廠的電氣自動化控制系統奠定了基礎。由于采用的監控模式是基于現場總線的。因此，對于系統設計來說大大提高了其針對性，在進行設計時，可以根據間隔情況進行設計，針對不同的間隔應當具有不同的功能屬性。其次，與遠程監控的方式相比，采用現場總監這一監控模式不僅具備了其全部優點，同時大大減少了遠程監控組態模式中所采用的較多的隔離器件以及端子柜等等[2]。此外，所采用的智能電氣設備還具有可以就地安裝以及可以通過通信線進行監控系統的安裝等，大大地節約了所需要的控制線纜以及安裝維護的成本，降低了該系統組建所需的成本。

1.2 系統構建

水電廠中電氣自動化的控制系統其結構可以采用分布式多主板的體系進行設計，針對不同的設備以及子系統可以組成獨立的結構層，以實現該結構層所具備的功能。針對于整個系統，可以將其二次設備分為兩個結構層，分別為站控層和單元層，其中，站控層應當設置以太網，主要用來在主機之間或是在監控機以及各個單元層之間進行信息交換，包括運行、遠動以及操作和通信站、維護站等工作站。運行工作站主要功能是在電氣系統運行時對其進行實時的監控；操作工作站主要功能是對下層測控單元的電氣運行參數進行處理并進行遠程控制；通信站其主要功能是在自動控制系統以及其他系統之間建立連接并進行信息共享；維護站具有的主要功能是對整個系統進行修改以及維護，同時完成設備的維護工作。除此之外，維護工作還可以用作針對技術人員的培訓工作站，可以在該工作站預言整個操作流程，并對相關的工作人員進行相應操作的培訓及仿真等等[3]。

2 監控系統所具有的功能

2.1 基本功能

2.1.1 數據采集以及處理功能。系統中所具有的現場測控的工作單元主要功能是采集相應數據及相關信息，對于事件以及系統的運行狀態以及故障情況等進行檢測，檢驗數據是否具備合理性同時，可以實現數據的預處理，實現數據實時更新。數據采集的信號類型主要包括模擬量、脈沖兩以及狀態亮燈，在采集過程中，模擬量主要指當前的電流、電壓、功率、頻率等值；狀態兩主要包括斷路器、繼電保護裝置以及運行的相關監測信號等等；脈沖量主要包括有功電能、無功電能。

2.1.2 顯示畫面。該系統所具備的模擬畫面功能能夠將一次設備以及整個系統所具有的實時運行狀態進行還原和仿真，模擬量、計算量以及斷路器和分離開關等的實際狀態都能夠實時進行顯示，并自動生成趨勢圖，以作為后來的監測工作的有效參考和分析基礎。

2.1.3 監視及報警功能。監控系統中采用的顯示器是采用陰極射線管的顯示器，通過兩個該終端，可以顯示出不同的信息，并獨立且同步將相關的報表生成出來、顯示出不同的畫面。在該系統中，若模擬量出現越限現象，則可以及時產生報警信息并將其打印出來，報警信息顯示的內容主要包括越限的對象名稱、其參數值、其編號以及其越限的時間等等。另外，還可以對越限次數進行詳細的累積和計算，給檢修設備以及排除故障等提供科學的參考依據。另外，報警工作包括事故報警以及預告報警，即已經發生事故的報警和還未發生事故，但有可能發生事故時及產生報警信號，提前進行預警，防止事故的發生，而這兩種不同的報警方式應當采取不同顏色和報警鈴音來將其區別開。

2.1.4 控制操作功能。操作控制可以分為兩種模式進行，一種是就地控制，另一種是上位機或是采用DCS系統。操作命令首選應當是就地控制，其次是上位機或是DCS系統的順序進行，才能有效保障設備現場以及遠程監控之間相互結合、相互協調，實現兩者之間的協調統一，保證控制操作具有必要的安全性以及統一性。

2.1.5 事件記錄功能。具備了這一功能，若設備在其運行的過程中出現了故障問題，系統能夠詳細地記錄動作繼電保護以及斷路器的信息和相應的安全自動裝置的信息等，其信息內容可以將信號名稱、新號編號以及信號狀態等詳細記錄，按照發生的時間進行排序生成事件順序的記錄表格，通過顯示器顯示或是打印出，也可以儲存到硬盤中保存起來，這一功能對于系統故障起因的判斷以及判定保護動作等都具有重大意義[4]。

2.2 高級功能

2.2.1 電氣設備管理。主要是保護或自動設置電氣設備管理其臺帳、相關檔案以及維護記錄等，并實現實時的在線設備管理，例如，對于設備動作，實時地統計其狀態，并將統計結果傳送至管理信息系統，對該系統的數據進行補充等。

2.2.2 管理故障信息。該功能可以記錄、重演或是錄波分析動作及常規事件的相關信息，其中重演指的是對事故進行重演，對于查找分析事故原因具有重要意義，能夠有效地避免事故的再發生。

2.2.3 自動控制發電的功能。自動進行發電控制這一功能，是根據預先設定好的發電條件以及要求，通過快速、經濟的方式來對發電廠發電過程中的有功功率實現自動化的控制，更好地滿足控制系統的要求。但這一自動發電技術應當以電廠發電系統的安全運行為基礎來進行，并嚴格遵循經濟運行的首要原則，根據實際運行過程中的運行方式以及所具有的不同工況，還有全廠的機組來進行實時控制決策的制定。因此，電廠機組的運行臺數、組合以及負荷分配也應當由該自動控制技術來進行安排，保證系統頻率以及有功功率等都能夠自動保持原先設定的值，進一步提高電廠整體的自動運行水平[5]。

3 結束語

總而言之，伴隨網絡技術、自動化技術以及計算機技術的飛速發展，電氣自動化在監控系統中的應用成為必然趨勢，而將電氣自動化技術應用于監控系統中時，應當創建出相對獨立的自動化監控系統，按照相應的設備需求來進行組態模式的搭建，了解其功能，不斷提高發電廠的控制效率及監測效率。采用電氣自動化的監控系統，應當充分利用其優勢，利用自動化的電氣設備來提高工作人員的操作能力，根據電氣設備的事件記錄功能、信息采集功能等對發電廠效率進行分析，以便不斷改進發電工作中所存在的不足之處，避免事故的發生。

參考文獻

[1]何海洋.淺析水電廠電氣自動化監控系統功能[J].科技資訊，2013，5（13）：64-65.

[2]李江西，王陽.水電廠電氣自動化監控系統的功能研究[J].科技創新與應用，2015，10（28）：219.

[3]樂嘉萍.水電廠自動監控系統的設計與實現[D].浙江工業大學，2012，3（18）：6112.

[4]唐剛.水電廠閘門分布式控制系統的研究[D].武漢理工大學，2014，4（1）：123-124.

[5]方榮華.某水電廠計算機監控系統的設計與實現[D].華中科技大學，2010，5（1）：31-32.